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第1章 简述1

第2章 汽油直接喷射发展史3

参考文献22

第3章 混合气形成和燃烧过程24

3.1 混合气形成的基本原理26

3.1.1 燃油准备27

3.1.2 缸内流动特性30

3.2 均质混合直接喷射35

3.3 分层混合直接喷射43

3.3.1 壁面导向型燃烧过程45

3.3.2 空气导向型燃烧过程49

3.3.3 喷束导向型燃烧过程51

3.4 点火与燃烧61

3.4.1 稀薄混合气的点火特点62

3.4.2 缸内直喷式汽油机的不正常点火65

3.4.3 缸内直接喷射均质运行时的燃烧66

3.4.4 分层充量运行时的火焰传播66

3.4.5 爆燃70

3.5 均质压燃汽油直接喷射73

3.5.1 热力学73

3.5.2 汽油自着火的方案和运行策略76

3.5.3 干预缸内直接喷射的可能性79

3.5.4 降低燃油耗和有害物排放的潜力79

3.5.5 声学特性81

3.6 Diesel/Otto组合式燃烧过程89

参考文献90

第4章 喷油系统概论97

4.1 空气辅助低压直接喷射98

4.2 高压共轨直接喷射100

4.2.1 高压燃油泵102

4.2.2 燃油共轨106

4.2.3 高压喷油器及其喷嘴108

4.2.4 喷油策略118

参考文献122

第5章 功率和转矩124

参考文献131

第6章 增压技术132

6.1 机械增压134

6.1.1 机械增压的结构形式136

6.1.2 旋转活塞式增压器136

6.1.3 螺杆式增压器137

6.1.4 叶片式增压器137

6.1.5 螺旋式增压器138

6.2 废气涡轮增压139

6.2.1 废气涡轮增压器的功能和结构141

6.2.2 可变涡轮几何截面142

6.3 汽油机废气涡轮增压与缸内直喷的协同配合144

6.4 采用电动增压器实现高增压146

6.4.1 电动辅助废气涡轮增压器147

6.4.2 电动增压器147

6.5 复合增压系统149

6.5.1 并联转换式增压149

6.5.2 两级串联可调式增压150

6.5.3 组合增压——机械增压与废气涡轮增压相结合151

参考文献153

第7章 燃油耗154

7.1 效率和燃油耗潜力的评估158

7.2 现有发动机的燃油耗159

参考文献166

第8章 发动机小型化和低速化168

8.1 小型化168

8.2 低速化171

参考文献173

第9章 废气排放和减少有害物174

9.1 发动机工作过程中有害物的形成174

9.2 废气排放法规178

9.2.1 欧洲废气排放法规179

9.2.2 美国联邦／加利福尼亚州废气排放法规181

9.2.3 日本废气排放法规184

9.2.4 降低燃油耗法规185

9.3 降低包括颗粒物在内的有害物排放186

9.3.1 机内措施187

9.3.2 废气再循环187

9.3.3 化学计量比运行时的废气后处理188

9.3.4 缸内直接喷射稀薄混合气运行的废气后处理191

9.3.5 废气催化转化器的加热策略194

9.3.6 颗粒捕集器196

9.4 降低有害物排放的新途径198

参考文献202

第10章 噪声排放204

10.1 法规要求204

10.2 燃烧噪声206

10.2.1 均质GDI与分层GDI的比较206

10.2.2 涡流和滚流水平对燃烧激振的影响208

10.2.3 废气再循环（EGR）对燃烧噪声的影响208

10.2.4 运行模式变换的影响209

10.2.5 分层运行时怠速运转的优化209

10.3 机械噪声210

10.3.1 爆燃调节系统的优化211

10.3.2 高压燃油分配系统的影响212

10.4 GDI小型化方案的声学性能214

10.4.1 功率相同机型的比较214

10.4.2 缸内直喷式汽油机小型化噪声的比较214

10.4.3 增压系统的噪声217

10.4.4 燃油品质对声学性能的影响218

10.4.5 噪声品质的主动设计219

参考文献220

第11章 汽油直接喷射对发动机其他系统的影响222

11.1 点火系统222

11.1.1 火花点火系统222

11.1.2 激光点火系统230

11.1.3 微波点火系统234

11.2 活塞235

11.2.1 材料236

11.2.2 制造工艺238

11.2.3 结构设计和零件强度239

11.3 气门、气门座圈和气门导管243

11.3.1 气门及气门座圈243

11.3.2 直喷式汽油机的进气门积炭245

11.3.3 气门导管246

11.3.4 轻型气门246

11.4 现代汽油机的进气系统247

11.4.1 进气系统热力学248

11.4.2 自然吸气式汽油机的进气歧管250

11.4.3 增压汽油机的进气歧管252

11.4.4 增压直喷式汽油机的进气歧管252

11.5 曲轴箱通风254

11.6 空气脉冲阀259

11.6.1 技术描述260

11.6.2 结构原理和边界条件260

11.6.3 热力学潜力262

11.7 燃油箱通风269

11.8 车内辅助加热系统272

11.8.1 简介272

11.8.2 辅助加热器的种类272

11.8.3 PTC电辅助空气加热器272

11.8.4 冷却液电辅助加热器275

11.8.5 燃油辅助加热器276

11.8.6 黏液辅助加热器277

11.8.7 废气辅助加热器278

11.8.8 小结和未来展望279

参考文献280

第12章 油电混合动力系统中的缸内直喷式汽油机283

12.1 简介283

12.2 乘用车混合动力装置284

参考文献291

第13章 燃料和润滑油292

13.1 汽油燃料292

13.1.1 简介292

13.1.2 一般原理292

13.1.3 汽油燃料成分和汽油混合燃料294

13.1.4 对汽油燃料的要求及其实际意义295

13.1.5 燃料对废气排放的影响301

13.1.6 汽油含有的生物燃料成分：生物乙醇和乙基叔丁基醚（ETBE）302

13.2 汽油机润滑剂304

13.2.1 润滑剂类型304

13.2.2 发动机机油的功能304

13.2.3 对发动机机油的要求304

13.2.4 发动机机油的成分305

13.2.5 黏度305

13.2.6 基础油307

13.2.7 添加剂308

13.2.8 发动机机油的功能等级310

13.2.9 乘用车制造商的燃油和润滑油规范314

13.2.10 未来展望314

参考文献315

第14章 发动机方案316

14.1 量产方案316

14.1.1 历史316

14.1.2 分层充量方案：壁面和空气导向型燃烧过程318

14.1.3 分层充量方案：喷束导向型燃烧过程324

14.1.4 非增压均质混合气方案328

14.1.5 增压均质混合气方案332

14.2 用于汽车运动的方案及其对量产车开发的促进341

14.2.1 简介341

14.2.2 赛车运动中的汽油缸内直接喷射342

14.2.3 用于勒芒24小时耐力赛的V8双涡轮增压直喷式汽油机342

14.2.4 转换成量产的2L增压直喷式汽油机347

14.2.5 赛车运动型与量产型直喷式汽油机的比较348

14.2.6 小结和未来展望349

14.3 二冲程缸内直喷式汽油机349

14.3.1 简介349

14.3.2 历史350

14.3.3 量产方案354

14.3.4 应用和未来展望356

参考文献361

第15章 直喷式汽油机的市场发展364

15.1 简介364

15.2 美国、欧洲和日本市场的发展364

15.3 金砖国家（BRIC）市场的发展366

第16章 未来展望368

参考文献372